Question

17．工業(yè)上合成氨的反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.60kJ•mol-1
（1）下列說法能說明上述反應向正反應方向進行的是bd（填序號）．
a．單位時間內生成2a mol NH₃的同時生成3a mol H₂
b．單位時間內生成6a mol N-H鍵的同時生成2a mol H-H鍵
c．用N₂、H₂、NH₃的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為1：3：2
d．混合氣體的平均摩爾質量增大
e．容器內的氣體密度不變
（2）已知合成氨反應在某溫度下2L的密閉容器中進行，測得如表數(shù)據(jù)：根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算：

時間（h） 物質的量（mol）	0	2	4	6
N2	1.50	1.20	1.00	1.00
H2	4.50	3.60	3.00	3.00
NH3	0	m	1.00	1.00

①反應進行到4h時放出的熱量為46.30．
②根據(jù)計算可得m=0.6，0～2h內NH₃的平均反應速率為0.15mol/（L•h），．
③此溫度下反應：2NH₃?N₂+3H₂的化學平衡常數(shù)K=6.75．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（2）①依據(jù)反應的焓變結合化學方程式計算放出的熱量；
②根據(jù)氨氣的物質的量計算出消耗的氮氣的物質的量，再根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算出0～2小時內N₂的平均反應速度率；
③根據(jù)3、4小時的時間段氨氣的物質的量不變，說明達到了平衡狀態(tài)，根據(jù)氨氣的物質的量計算出消耗的氮氣和氫氣的物質的量及平衡時的濃度，
再根據(jù)平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$計算出該溫度下的平衡常數(shù)，逆反應的平衡常數(shù)為正反應平衡常數(shù)的倒數(shù)；

解答 解：（1）a．單位時間內生成2n mol NH₃的同時生成3n mol H₂，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故a不符合；
b．若達到平衡狀態(tài)時，單位時間內生成6n mol N-H鍵的同時會生成3n mol H-H鍵，說明正反應速率大于逆反應速率，此時沒有達到平衡狀態(tài)，故b符合；
c．用N₂、H₂、NH₃的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為1：3：2，為正反應速率之比，但不能說明反應正向進行，與故c不符合；
d．混合氣體的平均摩爾質量不變，說明總物質的量不變，正逆反應速率相等，達到化學平衡狀態(tài)，故d符合；
e．混合氣體的密度不變，反應發(fā)生到平衡這個量一直不變，故e不符合；
故答案為：bd；　
（2）①N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.20kJ•mol^-1，生成2mol氨氣放熱92.30kJ，反應進行到4小時時，氮氣的物質的量變化了1.5mol-1mol=0.5mol，則生成氨氣1mol，放出的熱量為$\frac{92.6}{2}$kJ/mol×1mol=46.30kJ，
故答案為：46.30；
②0～2小時內，反應氮氣物質的量=1.5mol-1.2mol=0.3mol，生成了0.6mol氨氣，根據(jù)反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），0～2小時內N₂的平均反應速度率為：v（NH₃）=$\frac{\frac{0.6mol}{2L}}{2h}$0.15mol/（L•h），
故答案為：0.6，0.15mol/（L•h）；
③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，反應在第3和4小時時間段內氨氣的物質的量不變，說明達到了平衡狀態(tài)，此時生成了1.00mol氨氣，
列出化學平衡的三段式為
                   N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
反應開始前（mol）     1.5    4.5       0
變化量（mol）         0.5    1.5       1
平衡時（mol）          1       3        1
平衡時濃度（mol/L） 0.500     1.500     0.5
此溫度下該反應的化學平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{0．{5}^{2}}{1．{5}^{3}×0.5}$=$\frac{1}{6.75}$，
此溫度下反應：2NH₃?N₂+3H₂的化學平衡常數(shù)K=6.75，
故答案為：6.75；

點評 本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷、反應熱的計算、化學平衡常數(shù)的計算與應用、化學反應速率與化學計量數(shù)的關系等知識，涉及的知識點較多，試題綜合性強，難度較大，有利于培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力，提高學生的應試能力和學習效率．